JP2009213585A - 薬物投与装置及び薬物投与方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】皮膚への刺激を抑制することができ、かつ、薬物の投与・導入効果も良好な薬物投与装置及び薬物投与方法を提供すること。
【解決手段】本発明の薬物投与装置は、皮膚と接触する電極に印加される電気パルスを加電部ＰＯＮと休止部ＰＯＦＦを有するバーストとして、かかるバーストの加電部ＰＯＮの波形について電圧の立ち上がり及び立ち下がりを曲線状にすることにより、電気穿孔法を実施するに際して電気パルスが皮膚に対して緩やかにはたらき、皮膚への刺激を抑制することができる。加えて、電圧の立ち上がり及び立ち下がりを曲線状としたので、電圧の印加が継続的に行われることになり、薬物の導入経路の形成及び当該経路の維持、及び投与・導入した薬物の電気泳動が効率よく実施され、薬物が皮膚から効率よく投与・導入されることになり、投与・導入される薬物の種類に応じて、美容分野、医療分野等で使用される薬物投与手段として広く使用することができる。
【選択図】図１２
【解決手段】本発明の薬物投与装置は、皮膚と接触する電極に印加される電気パルスを加電部ＰＯＮと休止部ＰＯＦＦを有するバーストとして、かかるバーストの加電部ＰＯＮの波形について電圧の立ち上がり及び立ち下がりを曲線状にすることにより、電気穿孔法を実施するに際して電気パルスが皮膚に対して緩やかにはたらき、皮膚への刺激を抑制することができる。加えて、電圧の立ち上がり及び立ち下がりを曲線状としたので、電圧の印加が継続的に行われることになり、薬物の導入経路の形成及び当該経路の維持、及び投与・導入した薬物の電気泳動が効率よく実施され、薬物が皮膚から効率よく投与・導入されることになり、投与・導入される薬物の種類に応じて、美容分野、医療分野等で使用される薬物投与手段として広く使用することができる。
【選択図】図１２
Description
本発明は、薬物投与装置及び薬物投与方法に関する。さらに詳しくは、電気穿孔法（エレクトロポレーション法）を用いた薬物投与装置及び薬物投与方法に関する。
細胞内へ蛍光色素分子を導入して原形質を染色したり、また、細胞内に蛍光標識を付加したＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ：デオキシリボ核酸）を導入する方法として、電気穿孔法（エレクトロポレーション（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｏｒａｔｉｏｎ）法とも呼ばれる。）が用いられている。かかる電気穿孔法は、細胞を懸濁した溶液（細胞懸濁液）に高電圧の電気パルスを短時間印加することにより、細胞膜上に微小孔をあけ、その微小孔を通して導入しようとする物質を細胞内へ送り込む方法であり、大腸菌や動物細胞、糸状菌等の形質転換等に利用されている。この電気穿孔法では、細胞膜上に穿設された微小孔は塞がれるまでに数ミリ秒〜数十ミリ秒かかるので、細胞懸濁液中に細胞内に導入しようとする蛍光色素分子を混入させておけば、電気穿孔法による処理を施すことにより、その微小孔を通じて蛍光色素分子が細胞内へ取り込まれて、細胞の蛍光染色を行うことができる。
また、電気穿孔法は、人間等の身体の所望部位における皮膚または粘膜などの生体表面（以下、これらを総称して「皮膚」と称す。）への薬物の投与を促進する方法として広く用いられている。かかる電気穿孔法では、高電圧パルスを短時間にかけることで脂質二重層膜に小孔を生じさせて薬物の透過経路を形成する方法であり、薬物をあらかじめ塗布した皮膚に対して高電圧パルスを印加するが、適用時間が数マイクロ秒から数ミリ秒と極めて短いので、電気穿孔法により皮膚に生じた小孔は可逆的で、かかる小孔が薬物の投与終了後まで残ることはない。
また、人間等の皮膚は最外層に存在する角質層に保護されており、外界に対するバリアー機能として作用しているため、一般に薬物、特に水溶性薬物の皮膚からの吸収が困難である。一方、電気穿孔法は、皮膚に対して高電圧パルス（電気パルス）を短時間に印加することで脂質二重層膜に小孔を生じさせ新しい透過経路を形成するため、従来の経皮吸収促進法と異なり、皮膚に薬物の透過経路を新たに形成することができることから、幅広い薬物の経皮ないし経粘膜における薬物投与法としての可能性が大いに期待されている。そして、このような期待から、皮膚に薬物を塗布した状態で電気穿孔法を用いて当該薬物を投与する手段について、近年、種々の提案がなされている（例えば、特許文献１または特許文献２を参照。）。
しかしながら、前記した特許文献に示される従来の薬物投与装置は、電極から発生される高電圧パルスの皮膚への刺激が高く、また、薬物の投与・導入効果も十分でないため、改善が望まれていた。
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、皮膚への刺激を抑制することができ、かつ、薬物の投与・導入効果も良好な薬物投与装置及び薬物投与方法を提供することにある。
前記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る薬物投与装置は、電気穿孔法を用いて薬物を皮膚から投与する薬物投与装置であって、電気パルスを発生可能なパルス印加部と、前記パルス印加部と電気的に接続され、当該パルス印加部が発生する電気パルスを使用者の皮膚に印加する電極とを備え、前記電極が印加する前記電気パルスが、加電部と休止部を有するバーストであり、前記バーストの前記加電部の波形が、電圧が曲線状に上昇する立ち上がり部と、電圧が曲線状に下降する立ち下がり部を有することを特徴とする。
本発明の請求項２に係る薬物投与装置は、前記した請求項１において、前記パルス印加部が、矩形パルスを入力し、個々に接続されるトランジスタにより駆動される２つの１次巻線と、電気パルスを発生する２次巻線からなるトランスを有することを特徴とする。
本発明の請求項３に係る薬物投与装置は、前記した請求項１または請求項２において、前記加電部の波形が、前記立ち上がり部と前記立ち下がり部の間に、電圧が一定となる安定部を設けていることを特徴とする。
本発明の請求項４に係る薬物投与装置は、前記した請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、前記バーストの周期ＴＢが、１０〜５０ｍｓであることを特徴とする。
本発明の請求項５に係る薬物投与装置は、前記した請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、前記電気パルスの電圧が、５〜３５Ｖであることを特徴とする。
本発明の請求項６に係る薬物投与方法は、電気穿孔法を用いて薬物を皮膚から投与する薬物投与方法であって、薬物を皮膚に塗布し、皮膚と接触させた電極から、加電部と休止部を有するバーストであり、当該バーストの前記加電部の波形が、電圧が曲線状に上昇する立ち上がり部と、電圧が曲線状に下降する立ち下がり部を有する電気パルスを印加することを特徴とする。
本発明の請求項７に係る薬物投与方法は、前記した請求項６において、前記皮膚が人間の皮膚であり、前記薬物が、コラーゲン、ヒアルロン酸、エラスチン、ホスファチジルコリン、ヒトオリゴペプチド−１３よりなる群より選ばれた１種以上であることを特徴とする。
本発明の請求項１に係る薬物投与装置は、電気穿孔法を用いて薬物を皮膚から投与する薬物投与装置について、皮膚と接触する電極に印加される電気パルスを加電部と休止部を有するバーストとして、かかるバーストの加電部の波形について電圧の立ち上がり及び立ち下がりを曲線状にしている。これにより、電気パルスが皮膚に対して緩やかにはたらき、皮膚への刺激を抑制することができ、加えて、電圧の立ち上がり及び立ち下がりを曲線状としたので、電圧の印加が継続的に行われることになる。よって、薬物の導入経路の形成及び当該経路の維持、及び投与・導入した薬物の電気泳動が効率よく実施され、薬物が皮膚から効率よく投与・導入されることになり、投与・導入される薬物の種類に応じて、美容分野、医療分野等で使用される薬物投与装置として広く使用することができる。
本発明の請求項２に係る薬物投与装置は、当該薬物投与装置を構成するパルス印加部として、矩形パルスを入力する１次巻線と、電気パルスを発生する２次巻線を備え、また、１次巻線が、個々に接続されるトランジスタにより駆動される２つの１次巻線からなるので、電圧の立ち上がり及び立ち下がりが曲線状となるバースト波形が確実に形成されることになり、前記した効果を効率よく享受することになる。
本発明の請求項３に係る薬物投与装置は、バーストを構成する加電部の波形として、立ち上がり部と立ち下がり部の間に、電圧が一定となる安定部を設けているので、電圧の印加がより継続的に行われることになり、薬物の投与・導入が効率的に実施されることになる。
本発明の請求項４に係る薬物投与装置は、バーストの周期ＴＢを特定の範囲内としているので、電気パルスが安定して電極から発生し皮膚に印加され、薬物の投与・導入がより効率的に実施される。
本発明の請求項５に係る薬物投与装置は、電極が印加する電気パルスの電圧を特定の範囲内としているので、皮膚に対する刺激や負担も少なく、電気穿孔法を用いた皮膚への薬物の投与がより安全に実施されることになる。
本発明の請求項６に係る薬物投与方法は、電気穿孔法を用いて薬物を皮膚から投与する薬物投与方法について、薬物を皮膚に塗布した後、皮膚と接触させた電極から、加電部と休止部を有するバーストであり、当該バーストの前記加電部の波形が、電圧が曲線状に上昇する立ち上がり部と、電圧が曲線状に下降する立ち下がり部を有する電気パルスを印加するようにしているので、電気穿孔法を用いても、電気パルスが皮膚に対して緩やかにはたらき、皮膚への刺激を抑制することができる。また、電圧の立ち上がり及び立ち下がりが曲線状なので、電圧の印加が継続的に行われることになり、薬物の導入経路の形成及び当該経路の維持、及び投与・導入した薬物の電気泳動が効率よく実施され、薬物が皮膚から効率よく投与・導入されることになる。
本発明の請求項７に係る薬物投与方法は、前記した請求項６に係る薬物投与方法において、人間の皮膚に対して、コラーゲン、ヒアルロン酸、エラスチン、ホスファチジルコリン、ヒトオリゴペプチド−１３といった薬物を投与するので、前記した効果を好適に享受することに加え、これらの薬物の効能を当該皮膚に効率よく付与する薬物投与方法を提供することができる。
（１）薬物投与装置１の構成：
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は本実施形態（第１実施形態）に係る薬物投与装置１を上方前面側から見た斜視図（蓋体５を開けた状態）、図２は本実施形態に係る薬物投与装置１を上方前面側から見た斜視図（蓋体５を閉じた状態）をそれぞれ示す。
本実施形態に係る薬物投与装置１は、電気穿孔法を用いて薬物を皮膚から投与する薬物投与装置であり、具体的には、図１及び図２に示すように、装置本体２と、装置本体２に内蔵され、電気パルスを発生可能な図示しないパルス印加部３（後記）と、パルス印加部３と電気的に接続されて、当該パルス印加部３が発生する電気パルスが印加される電極４１を基本構成として備えている。また、当該装置本体２の背面側には、上下方向に回動自在に設けられた蓋体５が配設され、蓋体５を上下に回動させることにより装置１の開閉が可能とされている。本実施形態の薬物投与装置１は、図１に示すような蓋体５を上にした状態（開けた状態）で使用され、また、使用後、蓋体５を下にした密閉状態で保管・収納される。
本実施形態の薬物投与装置１を構成する装置本体２は、平面略矩形状の合成樹脂製の筐体である外装ケース２１と、内部に図示しないパルス印加部３を配設する。装置本体２の前面には、パルス印加部３と電気的に接続される操作部２２が設けられており、操作部２２は、例えば、パルス発生のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）、パルス発生の時間、電圧レベル、電極本体４に内蔵されるモータ４２（後記）による振動レベル、パルス発生の開始／停止等を調整することを可能とする。また、装置本体２における当該操作部２２の背面側には、収納部２３が設けられており、当該収納部２３は、装置本体２から取り外された電極本体４及び当該電極本体４から伸びる接続コード４３、並びに図示しない電源コードを収納可能とする。
装置本体２の操作部２２及び収納部２３の脇には、下から順に、主電源スイッチ２４、電源用のジャック２５、及び電極用のジャック２６が配設されている。主電源スイッチ２４は、主電源のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を行うものであり、また、電源用のジャック２５は、図示しない電源コードの一端に設けられたアダプタを挿入し、電源コードの他端に設けられた電源プラグを図示しないコンセントに挿入することにより、電源が供給されることになる。そして、電極用のジャック２６は、電極本体４から延びる接続コード４３の先端に設けられた電極プラグ４３１を挿入することにより、装置本体２に内蔵される図示しないパルス印加部３と電気的に接続されることになる。
蓋体５は、装置本体２と同様に、平面矩形状の合成樹脂製の筐体であり、蓋体５の背面側両脇の内面に形成された断面が円形状の凹み（図示しない）と、装置本体２を構成する外装ケース２１における背面側両脇の外面に形成された円柱状の突起（図示しない）とを嵌合させて両者を一体化させ、蓋体５が装置本体２に対して上下に回動可能とされている。なお、蓋体５の内面には鏡５１が取り付けられており、使用者の顔等の使用状態を映し出すことができる。
図３は、薬物投与装置１を構成する電極本体４の側面図、図４は図３の断面図をそれぞれ示す。図３及び図４に示すように、電極本体４は、先端部４０に断面視円形状の素子４１１と断面視リング形状の導子４１２から構成されている電極４１が配設されており、電極４１の素子４１１と導子４１２が、あらかじめ薬物が塗布された人間等の皮膚に接触することにより、皮膚に電気パルスが印加されて電気穿孔が実施されることになる。素子４１１から延びる図示しない導線、及び導子４１２から延びる図示しない導線は、後記するパルス印加部３と電気的に接続されている。
電極４１の素子４１１及び導子４１２を構成する材料としては、従来公知の金属、カーボン、セラミックス等の無機材料を使用することができるが、電極４１を構成する材料としてイオン化を起こしやすい無機材料（例えば、銀等）を使用すると、接触する皮膚にｐＨの変化をきたし、副作用を引き起こす場合があるため、電極４１を構成する材料としては、イオン化を起こしにくい材料を使用することが好ましい。具体的には、ステンレス、白金（プラチナ）等を使用することが好ましく、ステンレスを使用することが特に好ましい。
なお、本実施形態の薬物投与装置１を構成する電極本体４は、図４に示すように電気モータ４２を内蔵している。電気モータ４２の回転軸４２１は偏心素子４２２と連接されることで偏心運動が実施できるようになっている。そして、電気モータ４２の偏心運動が電極本体４の先端部４０に伝わり、当該先端部４０における電極４１の周辺が振動する構成となっている。物理的な振動は、皮膚に対してマッサージ効果ないしリラクリゼーション効果を付与し、電極４１から電気パルスを発生させる電気穿孔とモータ４２による物理的な振動を併用することにより、皮膚への薬物の吸収を増大させることができる。モータ４２の周波数（振動数）は、例えば、１００〜２００Ｈｚ程度とすることが好ましい。
図５は電極本体４の先端部４０を示した斜視図である。本実施形態における電極４１は、前記したように、断面視円形状の素子４１１、及び当該素子４１１の周囲に存在する断面視リング形状の導子４１２をそれぞれ１つ配設した態様を示しており、電極４１にあっては、素子４１１の接触面積が有効面積となる。素子４１１と導子４１２の間隔は、負荷すべき電場の強さ、電圧の高さ、及び使用者への負担などを考慮して決定すればよい。かかる間隔は、広すぎると電極４１として機能することができない場合がある一方、狭すぎると素子４１１と導子４１２が干渉する場合があるので、概ね２〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。
（２）パルス印加部３の構成：
図６はパルス印加部３の回路の一例を示した概略図、図７は、薬物投与装置１を構成するパルス印加部３のシステムに係るブロック図、をそれぞれ示す。なお、図６については、モータ４２に関する部分の回路は省略するとともに、主要な部品にのみ符号を付して説明する。
図６はパルス印加部３の回路の一例を示した概略図、図７は、薬物投与装置１を構成するパルス印加部３のシステムに係るブロック図、をそれぞれ示す。なお、図６については、モータ４２に関する部分の回路は省略するとともに、主要な部品にのみ符号を付して説明する。
図６及び図７に示すように、本実施形態のパルス印加部３を構成する変圧部３１は、矩形パルスを入力する第１の一次巻線３１１ａ及び第２の一次巻線３１１ｂと、電気パルスを発生する二次巻線３１１ｃ、からなるトランス３１１を有する。第１の一次巻線３１１ａ及び第２の一次巻線３１１ｂは、ともに接続されるトランジスタ３１３（第１トランジスタ３１３ａ及び第２トランジスタ３１３ｂ）によって駆動され、本実施形態にあっては、第１の一次巻線３１１ａと第２の一次巻線３１１ｂに流れる電流は、図６に示すように逆方向（第１の一次巻線３１１ａは実線矢印の方向、第２の一次巻線３１１ｂは点線矢印の方向。）となり、出力の極性も逆となる。また、二次巻線３１１ｃは、抵抗３１４、コンデンサ３１５、ダイオード３１６を介して電極に電気パルスを印加する。なお、電源３２から供給される電圧は、増幅部３３に配設されるオペアンプ３３１により増幅される。
図８は、第１の一次巻線３１１ａに入力される矩形波パルス列の一例を示した概略図である。また、図９は、第２の一次巻線３１１ｂに入力される矩形波パルス列の一例を示した概略図である。図８及び図９に示すように、本実施形態のパルス印加部３にあっては、第１の一次巻線３１１ａに入力される矩形波パルス列と、第２の一次巻線３１１ｂに入力される矩形波パルス列は、位相が若干異なるようにしている。また、前記したように、第１の一次巻線３１１ａは第１トランジスタ３１３ａ、第２の一次巻線３１１ｂは第２トランジスタ３１３ｂによって駆動されるが、当該トランジスタ３１３（３１３ａ，３１３ｂ）はオン／オフで切り換えられるため、第１の一次巻線３１１ａ及び第２の一次巻線３１１ｂに入力された矩形波パルス列に対応して、二次巻線３１１ｃから発生される電気パルスは、図１０に示すように、正、負が連続する矩形波となり、また、二次巻線３１１ｃから発生され、電極４１から皮膚等に印加される電気パルスは、図１１及び図１２に示すように、抵抗３４１とコンデンサ３４２に当該矩形波を入力して形成されたバースト（バースト波）として皮膚に対して印加されることになる。
図１０は、トランス３１１（二次巻線３１１ｃ）から発生される個々の電気パルスの一例を示した概略図である。また、図１１は、二次巻線３１１ｃから発生され、電極４１に印加される電気パルスのバーストの一例を示した概略図であり、図１２は、図１１の部分拡大図をそれぞれ示す。前記したように、本実施形態にあっては、トランス３１１（二次巻線３１１ｃ）から発生される電気パルスは、正、負が連続する矩形波となる。
電極４１から印加される電気パルスとなる電気パルスのバーストは、図１１及び図１２に示すように、図１０に示す個々の電気パルスが、例えば２０〜４０周期分集まった集合体からなる加電部ＰＯＮ（オン部）と、ＰＯＦＦ休止部（オフ部）を有する。また、かかるバーストの加電部ＰＯＮの波形は、電圧が曲線状に上昇する立ち上がり部ＰＵと、電圧が曲線状に下降する立ち下がり部ＰＤを有している。電圧の立ち上がり及び立ち下がりを曲線状にすることにより、電気パルスが皮膚に対して緩やかにはたらき、皮膚への刺激を抑制することができる。また、電圧の立ち上がり及び立ち下がりを曲線状にすることで、電圧の印加が継続的に行われることになり、薬物の導入経路の形成及び当該経路の維持、及び投与・導入した薬物の電気泳動が効率よく実施され、薬物の投与・導入効果も良好となる。なお、図１１及び図１２にあっては、立ち上がり部ＰＵは、砲台状の曲線を描くようにして曲線状に上昇し、立ち下がり部ＰＤは、立ち上がり部ＰＵを１８０°回転した、いわゆる指数関数的減数曲線を描いて曲線状に下降する態様を示している。
また、図１１及び図１２に示すように、本実施形態におけるバーストの加電部ＰＯＮの波形は、立ち上がり部ＰＵと立ち下がり部ＰＤとの間に、電圧が一定となる安定部ＰＳを有する態様を示している。電圧が曲線状で上昇する立ち上がり部ＰＵと電圧が曲線状で下降する立ち下がり部ＰＤの間に、電圧が一定となる安定部ＰＳを設けることにより、電圧の印加がより継続的に行われることになり、薬物の投与・導入が効率的に実施されることになる。
図１０ないし図１２に示した電気パルス個々の１周期ＴＳは、０．１〜１．０ｍｓ（周波数として１〜１０ｋＨｚ）程度とすることが好ましい。また、バーストの１周期ＴＢは、１０〜５０ｍｓ（周波数として０．０２〜０．１ｋＨｚ）程度とすることが好ましい。
図１１及び図１２における電気パルスのバーストにあっては、バーストにおける加電時間ＴＯＮを９〜３９ｍｓとすることが好ましく、休止時間ＴＯＦＦを１〜１１ｍｓとすることが好ましい。また、加電部ＰＯＮに安定部ＰＳを設ける場合にあっては、電圧が曲線状に上昇する立ち上がり部ＰＵを３〜１３ｍｓ、安定部ＰＳを３〜１３ｍｓ、電圧が曲線状に下降する立ち下がり部ＰＤを３〜１３ｍｓ程度とすればよい。なお、図１０ないし図１２は、電気パルス個々の１周期ＴＳを０．５ｍｓ（２ｋＨｚ）、バーストの１周期ＴＢを２０ｍｓ（０．０５ｋＨｚ（５０Ｈｚ））、加電時間ＴＯＮを１５ｍｓ、休止時間ＴＯＦＦを５ｍｓ、加電部のうち、立ち上がり部ＰＵ、安定部ＰＳ及び立ち下がり部ＰＤをそれぞれ５ｍｓとした態様を示している。
電気パルスのバーストの形状は、図６及び図７に示す波形形成部３４に配設される抵抗３４１及びコンデンサ３４２により決定される。抵抗３４１の抵抗値Ｒは、例えば、Ｒ＝
１０ｋ〜１ＭΩとすることが好ましく、また、コンデンサ３４２の容量値Ｃは、例えば、Ｃ＝１〜１００ｎＦとすることが好ましい。そして、抵抗３４１の抵抗値Ｒ及びコンデンサ３４２の容量Ｃの積（Ｒ・Ｃ）との関係として、Ｒ・Ｃ＝０.０００５〜０.００２程度とすればよい。
１０ｋ〜１ＭΩとすることが好ましく、また、コンデンサ３４２の容量値Ｃは、例えば、Ｃ＝１〜１００ｎＦとすることが好ましい。そして、抵抗３４１の抵抗値Ｒ及びコンデンサ３４２の容量Ｃの積（Ｒ・Ｃ）との関係として、Ｒ・Ｃ＝０.０００５〜０.００２程度とすればよい。
なお、図１１及び図１２は、抵抗３４１の抵抗値Ｒが１００ｋΩ、コンデンサ３４２の容量Ｃが１０ｎＦの場合におけるバーストの形状を示しており、前記の場合よりコンデンサ３４２の容量値が大きければ、バーストの立ち上がり部ＰＵ及び立ち下がり部ＰＤは図１１等より鋭くなり、コンデンサ３４２の容量値が小さければ、バーストの立ち上がり部ＰＵ及び立ち下がり部ＰＤは図１１等より緩やかになる。同様に、前記の場合より抵抗３４１の抵抗値が大きければ、バーストの立ち上がり部ＰＵ及び立ち下がり部ＰＤは図１１等より鋭くなり、抵抗３４１の抵抗値が小さければ、バーストの立ち上がり部ＰＵ及び立ち下がり部ＰＤは図１１等より緩やかになる。
また、電極４１から皮膚に対して印加される、電気穿孔法を適用するための電気パルスの電圧（パルス電圧）は、使用者への刺激や負担を考慮して決定すればよく、０．１〜５０Ｖの範囲であればよく、５〜３５Ｖであることが好ましい。パルス電圧がかかる範囲であれば、皮膚に対する刺激や負担も少なく、電気穿孔法を用いた皮膚への薬物の投与がより安全に実施される。
なお、電気パルスの電圧は、電源３２から供給される電圧に対して増幅部３３で増幅されることになるが、電圧が高すぎる状態の電気パルスとして皮膚に印加されることとなり、皮膚に対する刺激が高くなるため、電圧を調整した状態で、皮膚に印加することが好ましい。本実施形態の薬物投与装置１にあっては、電圧は制御部３５で、前記した０．１〜５０Ｖ（好ましくは５〜３５Ｖ）程度に調整される。かかる制御部３５は、図示しないマイクロコンピュータ等の制御手段を備え、増幅部３３で増幅された電圧について、あらかじめ入力されたプログラム等に従い、電圧の大きさを調整する。また、制御部３５は、前記した操作部２２とも電気的に接続され、使用者が操作部２２から入力した情報を、電気的に接続された各部へ伝達する。
（３）薬物投与装置１を使用した電気穿孔法による薬物投与方法：
図１３は、本実施形態の薬物投与装置を用いた場合における皮膚６への薬物の導入メカニズムを示した説明図である。薬物を塗布した状態で、素子４１１及び導子４１２から構成される電極４１を皮膚６に接触させて、皮膚６に前記した図１１及び図１２に示した電気パルスを印加することで、皮膚６の細胞の脂質二重膜６１に一時的にゆらぎを与え、真皮６２に対して薬物の透過経路（細胞隙間）を形成することができる。そのため、電気穿孔法を用いた本実施形態の薬物投与装置１を用いることにより、通常では皮膚に対して投与、導入することができない親水性の分子や、例えば、分子量が３０００００ないしはそれ以上の高分子等を真皮細胞まで効率よく投与、導入することが可能となる。
図１３は、本実施形態の薬物投与装置を用いた場合における皮膚６への薬物の導入メカニズムを示した説明図である。薬物を塗布した状態で、素子４１１及び導子４１２から構成される電極４１を皮膚６に接触させて、皮膚６に前記した図１１及び図１２に示した電気パルスを印加することで、皮膚６の細胞の脂質二重膜６１に一時的にゆらぎを与え、真皮６２に対して薬物の透過経路（細胞隙間）を形成することができる。そのため、電気穿孔法を用いた本実施形態の薬物投与装置１を用いることにより、通常では皮膚に対して投与、導入することができない親水性の分子や、例えば、分子量が３０００００ないしはそれ以上の高分子等を真皮細胞まで効率よく投与、導入することが可能となる。
本発明の薬物投与装置１で使用できる薬物としては、特に制限はないが、コラーゲン、ヒアルロン酸、エラスチン、ホスファチジルコリン、ヒトオリゴペプチド−１３等を使用することができる。
本実施形態に係る薬物投与装置１を用いて実施される薬物投与方法の一例を説明する。まず、電極プラグ４３１を電極用のジャック２６に挿入し、電源用のジャック２５から延びる電源プラグをコンセント（ともに図示しない）に挿入した状態で主電源スイッチ２４を入れ、パルス発生モードをオンとした後、パルス発生の時間、電極本体４に内蔵されるモータ４２による振動レベル等の設定調整を行う。
次に、所望の薬物を、適用しようとする部位（例えば人間の顔、腹、胸、腕、脚等）の皮膚６に塗布し、電極本体４を持ち、先端部４０に配設される電極４１を皮膚６に当てて電気パルスの印加を開始する。電極４１が皮膚６に接触すると、電極４１から皮膚６に対して、図１０に示す個々の波形、並びに図１１及び図１２に示すバーストからなる電気パルスが印加され、皮膚６に薬物の通過経路が形成されることになり、皮膚６に薬物が電気穿孔法により投与、導入されていくことになる。
なお、皮膚６に対して電気パルスを印加する時間は、適用される皮膚６の状態、適用する薬物の種類や量等に応じて適宜決定することができるが、１回当たり概ね５〜１０分程度としておけばよい。
（４）本実施形態の効果：
以上説明した本実施形態に係る薬物投与装置１は、電気穿孔法を用いて薬物を皮膚６から投与する薬物投与装置として、皮膚６と接触する電極４１に印加される電気パルスを加電部ＰＯＮと休止部ＰＯＦＦを有するバーストとして、かかるバーストの加電部ＰＯＮの波形について電圧の立ち上がり及び立ち下がりを曲線状にすることにより、電気パルスが皮膚６に対して緩やかにはたらき、皮膚６への刺激を抑制することができる。加えて、電圧の立ち上がり及び立ち下がりを曲線状としたので、電圧の印加が継続的に行われることになり、薬物が皮膚６から効率よく投与・導入され、薬物の導入経路の形成及び当該経路の維持、及び投与・導入した薬物の電気泳動が効率よく実施されることになる。
以上説明した本実施形態に係る薬物投与装置１は、電気穿孔法を用いて薬物を皮膚６から投与する薬物投与装置として、皮膚６と接触する電極４１に印加される電気パルスを加電部ＰＯＮと休止部ＰＯＦＦを有するバーストとして、かかるバーストの加電部ＰＯＮの波形について電圧の立ち上がり及び立ち下がりを曲線状にすることにより、電気パルスが皮膚６に対して緩やかにはたらき、皮膚６への刺激を抑制することができる。加えて、電圧の立ち上がり及び立ち下がりを曲線状としたので、電圧の印加が継続的に行われることになり、薬物が皮膚６から効率よく投与・導入され、薬物の導入経路の形成及び当該経路の維持、及び投与・導入した薬物の電気泳動が効率よく実施されることになる。
そして、かかる本発明の薬物投与装置１は、投与・導入される薬物の種類に応じて、美容分野（理容分野含む。）、医療分野等で使用される薬物投与手段として広く使用することができる。
（５）実施の形態の変形：
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。本発明は前記した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本発明に含まれるものである。
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。本発明は前記した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本発明に含まれるものである。
例えば、前記した実施形態では、図５等に示すように、電極本体４の先端部４０に配設される電極４１を構成する素子４１１が、断面視円形状の１つの素子４１１からなる態様を示したが、素子４１１の構成はこれには限定されず、例えば、複数個の素子４１１が存在する電極を使用するようにしてもよい。
なお、以下の説明では、既に前記した実施形態において説明した部分又は部材と同様な部材等については、同一符号を付して、その説明を省略する
なお、以下の説明では、既に前記した実施形態において説明した部分又は部材と同様な部材等については、同一符号を付して、その説明を省略する
図１４は、本実施形態に係る薬物投与装置１を構成する電極４１の他の態様を示した斜視図であり、図５に示した前記した実施形態の電極４１について断面視リング形状の導子４１２を共通とする一方、素子４１１が３つの素子４１１ａ，４１１ｂ，４１１ｃにより構成されている。図１４に示した電極４１は、図５等に示した素子４１１が１つの電極４１と比較して、皮膚と接触する部分が多くなるので、薬物を投与できる有効面積が広くなり、導入効率を向上させることができる。
前記した実施形態では、トランス３１１（二次巻線３１１ｃ）から発生される個々の電気パルスの波形の一例として、図１０に示す矩形波を例に挙げたが、トランス３１１から発生される電気パルスの波形はこれには限定されず、例えば、立ち上がりが正、立ち下がりが負となる指数曲線型の電気パルスを採用してもよい。
その他、本発明の実施における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
その他、本発明の実施における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例に何ら限定されるものではない。
［試験例１］
本発明の薬物投与装置の効果を確認するため、前記した第１実施形態に示した構成の薬物投与装置１を、１０人の被験者（３０歳後半：６名、４０歳代：２名、５０歳代：２名）に対して、下記の試験条件で、肌に対する効果の確認として、顔について「肌弾力（左・右）」、「水分値、しわ（左・右）」、「きめ」、痩身関連に関する効果として、腹、腕、脚について「ウエスト周囲長」、「右太もも周囲長」、「左二の腕周囲長」、「皮下脂肪面積」の各項目について試験を実施した。なお、本試験にあって、印加される電気パルスの波形は、図１１及び図１２に示すバースト（バースト波）となる。
本発明の薬物投与装置の効果を確認するため、前記した第１実施形態に示した構成の薬物投与装置１を、１０人の被験者（３０歳後半：６名、４０歳代：２名、５０歳代：２名）に対して、下記の試験条件で、肌に対する効果の確認として、顔について「肌弾力（左・右）」、「水分値、しわ（左・右）」、「きめ」、痩身関連に関する効果として、腹、腕、脚について「ウエスト周囲長」、「右太もも周囲長」、「左二の腕周囲長」、「皮下脂肪面積」の各項目について試験を実施した。なお、本試験にあって、印加される電気パルスの波形は、図１１及び図１２に示すバースト（バースト波）となる。
（試験条件）
電気パルス個々の１周期ＴＳ： ０．５ｍｓ（２ｋＨｚ）
バーストの１周期ＴＢ： ２０ｍｓ（０．０５ｋＨｚ（５０Ｈｚ））、
加電時間ＴＯＮ： １５ｍｓ（立ち上がり部ＰＵ、安定部ＰＳ及び立ち下がり部ＰＤをそれぞれ５ｍｓ）
休止時間ＴＯＦＦ： ５ｍｓ
薬物： コラーゲン、ヒアルロン酸（顔について）、ホスファチジルコリン（腹、腕、脚について）
印加電圧： ５〜３５Ｖの間で被験者が調整
被験者： １０人
印加時間： ５〜１０分／回、１日１回で１月間
電気パルス個々の１周期ＴＳ： ０．５ｍｓ（２ｋＨｚ）
バーストの１周期ＴＢ： ２０ｍｓ（０．０５ｋＨｚ（５０Ｈｚ））、
加電時間ＴＯＮ： １５ｍｓ（立ち上がり部ＰＵ、安定部ＰＳ及び立ち下がり部ＰＤをそれぞれ５ｍｓ）
休止時間ＴＯＦＦ： ５ｍｓ
薬物： コラーゲン、ヒアルロン酸（顔について）、ホスファチジルコリン（腹、腕、脚について）
印加電圧： ５〜３５Ｖの間で被験者が調整
被験者： １０人
印加時間： ５〜１０分／回、１日１回で１月間
前記の条件の試験を行った結果、使用した薬物の電気泳動が効率よく実施され、薬物が皮膚から効率よく投与・導入されることになり、被験者は、薬物を導入した効果が確認された。また、電気パルスの波形を図１１及び図１２に示すバースト（バースト波）としていることにより、電気パルスが皮膚に対して緩やかにはたらき、電気パルスによる被験者の皮膚への刺激等の影響は認められなかった。
本発明は、美容分野、医療分野等で人間等の皮膚から薬物を投与するために適用される薬物投与手段として有利に使用することができる。
１ 薬物投与装置
２ 装置本体
２１ 外装ケース
２２ 操作部
２３ 収納部
２４ 主電源スイッチ
２５ 電源用のジャック
２６ 電極用のジャック
３ パルス印加部
３１ 変圧部
３１１ トランス
３１１ａ 第１の一次巻線
３１１ｂ 第２の一次巻線
３１１ｃ 二次巻線
３１３ａ 第１トランジスタ
３１３ｂ 第２トランジスタ
３１４ 抵抗
３１５ コンデンサ
３１６ ダイオード
３２ 電源
３３ 増幅部
３３１ オペアンプ
３４ 波形形成部
３４１ 抵抗
３４２ コンデンサ
３５ 制御部
４ 電極本体
４０ 電極本体の先端部
４１ 電極
４１１ 素子
４１１ａ，４１１ｂ，４１１ｃ 素子
４１２ 導子
４２ モータ
４２１ 回転軸
４２２ 偏心素子
４３ 接続コード
４３１ 電極プラグ
５ 蓋体
５１ 鏡
６ 皮膚
６１ 脂質二重膜
６２ 真皮
ＰＯＮ 加電部
ＰＯＦＦ 休止部
ＰＵ 立ち上がり部
ＰＳ 安定部
ＰＤ 立ち下がり部
２ 装置本体
２１ 外装ケース
２２ 操作部
２３ 収納部
２４ 主電源スイッチ
２５ 電源用のジャック
２６ 電極用のジャック
３ パルス印加部
３１ 変圧部
３１１ トランス
３１１ａ 第１の一次巻線
３１１ｂ 第２の一次巻線
３１１ｃ 二次巻線
３１３ａ 第１トランジスタ
３１３ｂ 第２トランジスタ
３１４ 抵抗
３１５ コンデンサ
３１６ ダイオード
３２ 電源
３３ 増幅部
３３１ オペアンプ
３４ 波形形成部
３４１ 抵抗
３４２ コンデンサ
３５ 制御部
４ 電極本体
４０ 電極本体の先端部
４１ 電極
４１１ 素子
４１１ａ，４１１ｂ，４１１ｃ 素子
４１２ 導子
４２ モータ
４２１ 回転軸
４２２ 偏心素子
４３ 接続コード
４３１ 電極プラグ
５ 蓋体
５１ 鏡
６ 皮膚
６１ 脂質二重膜
６２ 真皮
ＰＯＮ 加電部
ＰＯＦＦ 休止部
ＰＵ 立ち上がり部
ＰＳ 安定部
ＰＤ 立ち下がり部
Claims (7)
- 電気穿孔法を用いて薬物を皮膚から投与する薬物投与装置であって、
電気パルスを発生可能なパルス印加部と、
前記パルス印加部と電気的に接続され、当該パルス印加部が発生する電気パルスを使用者の皮膚に印加する電極とを備え、
前記電極が印加する前記電気パルスが、加電部と休止部を有するバーストであり、
前記バーストの前記加電部の波形が、電圧が曲線状に上昇する立ち上がり部と、電圧が曲線状に下降する立ち下がり部を有することを特徴とする薬物投与装置。 - 前記パルス印加部が、矩形パルスを入力し、個々に接続されるトランジスタにより駆動される２つの１次巻線と、電気パルスを発生する２次巻線からなるトランスを有することを特徴とする請求項１に記載の薬物投与装置。
- 前記加電部の波形が、前記立ち上がり部と前記立ち下がり部の間に、電圧が一定となる安定部を設けていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薬物投与装置。
- 前記バーストの周期ＴＢが、１０〜５０ｍｓであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の薬物投与装置。
- 前記電気パルスの電圧が、５〜３５Ｖであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の薬物投与装置。
- 電気穿孔法を用いて薬物を皮膚から投与する薬物投与方法であって、
薬物を皮膚に塗布し、
皮膚と接触させた電極から、加電部と休止部を有するバーストであり、当該バーストの前記加電部の波形が、電圧が曲線状に上昇する立ち上がり部と、電圧が曲線状に下降する立ち下がり部を有する電気パルスを印加することを特徴とする薬物投与方法。 - 前記皮膚が人間の皮膚であり、
前記薬物が、コラーゲン、ヒアルロン酸、エラスチン、ホスファチジルコリン、ヒトオリゴペプチド−１３よりなる群より選ばれた１種以上であることを特徴とする請求項６に記載の薬物投与方法。
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